第十三届中国国际管道大会

中国·廊坊 9月5-7日

赵先生18031689825（微信同步）

无人机本质上安全吗？

无人机是否本质安全的问题是石油、天然气和化工专业人士首先想到的问题之一。

作为世界上第一架专为室内工业检测而设计的无人机的制造商，我们不得不无数次回答这个问题。

到目前为止，答案是否定的。

但是，这会阻止无人机在这些行业中使用吗？这是一个复杂的问题。

谁在问这个问题，为什么？

“无人机本质上是安全的吗？”这个问题绝对是关注在易受危险材料影响的环境中进行目视检查和维护的专业人员想到的第一个问题。

第二个问题通常是，“是否存在或将会有符合ATEX/EEx标准的无人机？”

石油、天然气和化工设施将汽油、天然气和其他高度易燃和有害物质储存在压力容器和储罐等容器中。这些资产必须经过目视检查和维护检查，而不会危及现场安全。这同样适用于发电厂和其他关键基础设施。

然而，即使不存在本质安全型无人机，也不会阻止无人机在石油、天然气和化工行业进行目视检查。

为了正确概述本质安全型无人机的主题，让我们首先看看构建真正本质安全型无人机需要什么。然后，我们将研究降低风险的解决方案，并在我们原本不会使用无人机的地方使用无人机。最后，我们将看看尽管有风险缓解程序，但使用无人机的好处有哪些。

制造本质安全型无人机需要什么？

首先，要解释本质安全的含义。

本质安全是一种设计方法，通过限制可能点燃爆炸性环境的电气和热能，确保电气设备在危险区域安全运行。定义必须实现的本质安全级别也很重要。

世界各地使用不同的标准来规范电子设备在爆炸性环境中的使用。标准在命名和特殊性上有所不同，但都同意，超过一定浓度的危险物质和存在危险物质的一定概率，电子设备必须具有某些特性以减轻爆炸风险。这就是我们谈论的本质安全水平。

也许最重要的是，本质安全的设备不得产生火花或静电荷。为了实现这一点，采用了不同的技术，包括油浸、粉末填充、封装或吹扫和加压等。此外，本质安全型设备的表面温度不得超过25 °C（77 °F）。

如果设备内部发生爆炸，其结构必须能够控制爆炸，并保证不会将热气体、热部件、火焰或火花释放到爆炸环境中。因此，本质安全型设备通常比非本质安全型设备重十倍左右。

无人机及其本质安全特性

商用无人机尚不符合这些标准。事实上，它们具有在爆炸性环境中飞行的危险设备的所有特征：

1. 无人机包含电池、电机和潜在的LED，它们在运行时会变得非常热；

2. 无人机具有高速旋转的螺旋桨，可以产生火花和静电荷；

3. 螺旋桨安装在暴露于环境中进行冷却的无刷电机上，这有助于产生静电；

4. 设计用于在室内飞行的无人机发出的光可以产生超过25 °C的热量；

5. 无人机必须足够轻才能飞行，这使得它们比本质安全设备轻得多。

考虑到所有这些限制，除非我们发现如何以比今天更有效的方式补偿重力，否则不会设想一个严肃的本质安全型无人机。

为什么本质安全是正确问题的错误答案？

在爆炸性环境中，没有人可以呼吸，也没有机器可以飞行。一些机器人解决方案，如机器人爬行器或遥控潜水器可以实现，但它们的自主性有限。

然而，人类的智慧超乎想象，可以使用不同的风险缓解技术克服上述限制。

虽然无人机可能不适合在爆炸性环境中飞行，但有一些风险缓解技术可以使无人机的环境安全。

以下是当今检查人员最常用的三种技术：

1. 清洗脱气

如果现场需要人员在场，首选方法是对环境进行清洁和脱气，直到没有爆炸物的痕迹。当然，同样的方法也可以用于为无人机部署准备环境。

2. 氮气吹扫

另一种有助于防止爆炸的常见方法是使用氮气吹扫或惰性封闭空间。这种方法的缺点是人类不能在经过氮气处理的大气中呼吸。进入环境的人需要穿戴防护装备，同时还要管理与进入密闭空间相关的所有风险。

然而，无人机可以在富含氮气的环境中飞行，并且没有任何爆炸风险。多项测试表明，这种安全简单的解决方案可以成功地使无人机在含有危险物质的密闭空间内飞行。世界上一些大型化工厂经常使用氮气吹扫，以便他们能够使用更强大的工具进行目视检查，例如无人机。

3. 超过爆炸上限

从技术上讲，还有第三种可能的解决方案：超过爆炸上限的空气和燃料混合物太“浓”而无法燃烧，从而消除了爆炸的风险。（但是，我们认为测试这种方法是危险的和不明智的，并且不会鼓励任何人尝试它！）

无人机如何改进检测过程？

在绝大多数情况下，上述风险缓解措施只会对无人机升力产生轻微影响，而不会出现任何重大性能问题。虽然这取决于正在执行的检查或特定的用途，但在权衡部署无人机与人类之间的利弊时，有许多因素有利于无人机。这是最重要的。

1. 安全

首先，考虑对安全的影响。在人类工作场所部署无人机技术的努力是值得的，因为这样人类不必在密闭空间或危险区域亲自目视检查资产。这其中包括了提高人员和资产的安全性，由于减少停机时间和消除脚手架而节省了成本，以及能够快速、更频繁地进行远程目视检查和其他无损检测 （NDT） 方法。

2. 速度

无人机检查非常省时。进行适当培训的检查人员通过远程操作技术完成检查，将比通过实际进入资产进行相同的检查更有效、更快捷。无人机将检查时间比原来预计的缩短了50%~98%。

根据资产的不同，甚至可能不必像人工进入那样停止设备运行即可进行检查，这有时会对停机时间产生重大影响。

3. 范围

无人机可以发现人工难以或完全不可能发现的问题，尤其是在人们难以或不可能到达的区域。

4. 智能

最后，如果检查表明需要人工干预才能进行维修，则收集的数据可以允许维护经理仅针对需要维修的区域进行下一步操作。巡检无人机提供的智能数据可以成为巡检团队的强大工具。

“与其在整个结构中搭建脚手架，不如搭建一堵墙或一个位置的脚手架！”

（如果不首先采取风险缓解措施，使飞行环境安全，无人机就不能在爆炸性环境中飞行）

无人机搭配环境风险缓解技术之后是否更受欢迎？

氮气吹扫系统和其他类型的风险缓解技术通常用于人们必须进入工作的加压环境中。无人机和其他远程视觉检查工具比人类更适合体验这些环境，从而大大降低了风险。

机器人远程检测工具一直在为检测人员提供危险环境中的数据，特别是在管道等狭小空间中，爬行器可以完美胜任某些检测任务。对于有危险区域的行业，这些风险缓解技术与爬行器和无人机等RVI相结合，减少了人类亲自进入相关风险区域进行目视检查的需要。

环境风险缓解还消除了对ATEX认证的需求，并减少了工作所需的文书工作和官僚作风，例如OSHA关于人类进入危险环境的规定。所有这些因素都增加了无人机在检查人员眼中的吸引力。

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来源：无损检测NDT